视觉刺激对海马可塑性和学习记忆功能的影响

　　随着神经科学的快速发展，行为学分析的标准和概念都面临新挑战，下面是小编搜集整理的一篇探究视觉刺激对海马可塑性和学习记忆功能影响的论文范文，欢迎阅读参考。

1引言

　　感官刺激对个体生存和发展发挥着关键的作用.所有感官刺激中,视觉刺激是机体接受外界信息的主要来源,占所有感觉传入信息的80%以上[1].脑的发育受基因和后天环境因素的综合作用.脑的高级智能活动学习记忆是在中枢神经系统控制下接受外界信息,在脑内贮存、提取并影响自身行为的极其复杂的神经过程[2-3].研究发现,视知觉学习可以通过NO-cGMP和cAMP等信号途径促进长期记忆[3],视知觉处理功能异常会导致学习障碍[4],但是其具体机制尚不明确.海马是学习记忆的中心,海马的可塑性是脑认知科学的研究热点.

　　除了突触的可塑性和突触的长时程增强(long-termpotentiation,LTP)机制外,海马成体神经干细胞(neuralstemcells,NSCs)再生也可促进海马的可塑性,对学习记忆发挥着重要作用[5-6].研究[7]表明,海马依赖性学习(如图形分辨)、环境强化(如视、听、触觉刺激)以及强迫性和自主性体能锻炼能促进海马神经细胞再生及脑源性神经营养因子(brain-derivedneurotrophicfactor,BDNF)的表达并激活其介导的多种信号转导途径,促进学习和记忆.然而,学习记忆的作用机制仍未完全阐明.该文介绍一种新的视觉刺激模式---触屏式视觉识别学习系统,分析视觉刺激对海马可塑性和学习记忆功能的影响,探讨如何通过改善视觉刺激条件提高海马学习记忆功能.

2动物视觉学习记忆行为评价新模式---触屏式视觉识别学习系统的建立

　　行为学分析是判断学习记忆功能的重要手段.目前对动物学习记忆的行为学评价测试装置大多是利用动物觅食、求生、逃避伤害、喜暗恶明等特点设计的.学习方式主要包括2种:一是防御性回避学习,如穿梭箱、爬杆、电击等;二是辨别性学习,如各类迷宫,其中Morris水迷宫虽然被作为学习记忆功能评价的"金标准",但其耗时长、体耗大,不能真正体现动物的学习情形,尤其不适合老年动物,这显然不利于对学习记忆及脑认知干预的深入研究[8].

　　随着神经科学的快速发展,行为学分析的标准和概念都面临新挑战.如何将传统的行为学研究方法和最新的理论技术相结合,为学习记忆功能调控研究提供更合适的模型是今后发展的重要方向.

　　依赖视觉系统的感知功能,哺乳动物分辨所见物体的特征,经脑皮质过滤、筛选、处理和加工,形成对学习和记忆有重要意义的综合视知觉[1].因此,视觉学习的脑机制探索是深化脑科学领域研究的关键.在神经网络的研究中,视觉刺激是最常用的环境因素.近年来,一种新的适合啮齿动物视觉学习的触屏式学习测试方法先后被美国和英国报道.这种方法通过电脑屏幕上的不同图形对鼠进行视觉刺激,动物鼻触或微压开关做出应答,并结合奖惩机制,分辨正确时将瞬时得到食物奖赏,错误时给予惩罚.这是一种刺激-反应-反馈一体化的自动控制方法,具有许多优点:①人和鼠都适用,有利于人、鼠模型的转化.②可控性较好.③同一装置可用于多种认知实验,有利于比较.④电脑自动化控制,精确性好.⑤易于实现标准化.⑥以食物为奖励增加了食欲,适用于转基因动物.⑦体能消耗低.⑧能在较短时间内达到良好的训练效果,适合高通量研究.

　　触屏式视觉识别学习系统是一种在大鼠主动愉悦的学习过程中实时、简便、高效地评价其认知功能的模型,已在行为学、疾病模型和药学领域得到良好的应用.此外,还发现各种优化实验的方法:①确定并减少各种自发刺激偏离因素,如大鼠本身对某些刺激产生偏好.②设计合理的刺激图形.③增加实验间隔,增加每轮的刺激次数.④选择合适的奖赏食物种类等[9].

3海马成体NSCs的可塑性与学习记忆功能的关系

　　以往研究[10]发现,神经元之间突触的可塑性是学习和记忆的神经细胞学基础,LTP是学习和记忆的神经细胞学机制.然而,包括人在内的成年哺乳动物海马颗粒下区(SGZ)/齿状回(DG)和侧脑室管膜下区/嗅球2个特定区域存在大量NSCs,这打破了成体脑神经细胞不能再生的观点.海马是公认的学习和记忆的中心,所以海马区NSCs再生是脑可塑性的重要体现,是学习和记忆研究的热点[11].